Circular Dichroism이란?

Report
Circular Dichroism
2011161059
김재범
Polarization
Polarization(편광)
- 편광 : 파동의 진동이 그 평면상의 특정 방향으로 놓
이게 되는 것
- 빛은 물질과 반응하여 편광상태가 바뀔 수 있음
Linearly polarized light(선형 편광)
• 선형편광 = 편광방향이 바뀌지 않음
• 궤도가 한 면 위에 있음
Linearly polarized light(선형 편광)
• 선형편광을 적절히 조합하면 임의의 방향의
선형편광이나 원형편광도 만들어 낼 수 있다.
Circularly polarized light(원형편광)
Left circularly polarized(LCP) light
Right circularly polarized(RCP) light
Polarized light
Circular Dichroism이란?
우회전 편광의 흡수도 ≠ 좌회전 편광의 흡수도
→
Circular Dichroism
광학 이성질성(Optical activity, Chirality)
•
•
•
탄소 주위의 4개의 작용기가 모두 다른 비대칭 탄소를 가지고 있으므로
서로 거울 상은 되지만 겹쳐지지 않는 이성질체
다른 이성질체와 달리 결정 모양, 비중, 끓는점 등 물리적 성질은 모두
일치
그러나 편광 된 빛을 흡수하는 정도가 달라 광학 이성질체의 결정이나
용액에 편광 된 빛을 통과시키면 편광 면을 회전 시키는 정도가 좌, 우
에 각각 다르게 나타난다.
Circular Dichroism이란?
Circular Dichroism이란?
• 우회전 편광의 흡수도
• ≠ 좌회전 편광의 흡수도
• → 파동의 형태가 타원이 됨!
Circular Dichroism이란?
• Optical rotation
• Ellipticity(θ)
minor axis/major axis
Circular Dichroism이란?
• Ellipticity(θ)
θ = 32.98 CD(ΔA)
ΔA=좌형 원형 편광 세기 – 우형 원형 편광 세기
• Molar ellipticity
[θ] = 100 θ / C l
C= molar 농도, I= path length(cm)
Circular Dichroism이란?
• [θ]=3298Δε
- Δε= ΔA /C I
the difference in absorption for a
1M solution in a 1cm cuvette,
→ [θ]=3298ΔA
Circular Dichroism
Spectroscopy
Circular Dichroism Spectroscopy
Circular Dichroism Spectroscopy
Circular Dichroism Spectroscopy
Circular Dichroism Spectroscopy
Application to Biology
Application to Biology
• Near UV CD (250 - 350 nm)
– Near-UV CD spectroscopy is dominated by Phe, Tyr,
Trp and disulfides
– Aromatic residue → asymmetric → exhibit CD
Application to Biology
• Far UV CD (180 - 250 nm)
– amide group : most abundant CD
chromophore in proteins
– In secondary structure conformations;
backbone and the amide bond
chromophores are
“regular, organized, asymmetric”
Application to Biology
• 전자 전이
bonding orbital( , )
→ anti-bonding orbital (*, *)
• The intensity and energy of these
transitions depends on φ and ψ
→ by “secondary structure”
Application to Biology
• Far UV-CD of random coil:
– positive at 212 nm (π->π*)
– negative at 195 nm (n->π*)
• Far UV-CD of β-sheet:
– negative at 218 nm (π->π*)
– positive at 196 nm (n->π*)
• Far UV-CD of α-helix:
– Excitation coupling of the π->π*
transitions leads to positive (π>π*)(perpendicular) at 192 nm and
negative (π->π*)(parallel) at 209 nm
– negative at 222 nm is red shifted (n->π*)
Application to Biology
• Determination of secondary structure of
proteins that cannot be crystallized
• Investigation of the effect of drug bindin
g on protein secondary structure
• Study of the effects of environment on
protein structure
• Study of ligand-induced conformational
changes
Application to Biology
• 광우병 진단
– 정상적인 cellular prion
protein “alpha-helix”
– 광우병에 걸린 scrapie
prion protein은
“beta sheet structure”
Advantage
•
•
•
•
•
빠르다! 간단하다!
복잡한 준비과정 X
용액 상태로도 측정 가능!
샘플의 양이 적어도 OK
어떤 크기의 거대분자든지 측정 가능!
Disadvantage
• 공통점, 차이점을 정량화 X
• 특정 buffer components가 방해요인이 될 수 있음
Conclusion
Conclusion
• 편광 된 빛이 asymmetric medium을 통과
하면 optical rotation이 일어남(Ellipticity)
• Ellipticity를 측정하여 Ellipticity 크기와 경
향을 diagram으로 나타낸 것이
“Circular Dichroism”
Conclusion
Near UV CD (250-350 nm)
dominated by Phe, Tyr, Trp and
disulfides
Far UV CD (180-250 nm)
In secondary structure conformations,
the backbone and the amide bond
chromophores are arranged in regular,
organized, asymmetric patterns
→ Random coil, β-sheet, α-helix

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